李立成

摘 要： 虛擬儀器技術(shù)作為儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，能給靈活地完成儀器功能的定制，對飛機(jī)的正常安全飛行和任務(wù)的完成有非常大的幫助，本文將對飛機(jī)飛行自動控制系統(tǒng)性能檢測和問題診斷進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞： 飛機(jī)；飛行自動控制系統(tǒng)性能；檢測

前言

飛行自動控制系統(tǒng)是飛機(jī)飛行系統(tǒng)重要的機(jī)載設(shè)備組成之一， 其性能好壞直接影響到飛機(jī)的正常飛行以及任務(wù)的完成。飛行自動控制系統(tǒng)的主要部件是自動駕駛儀。該設(shè)備是老式檢電子管測儀器，在長期的使用下其弱點(diǎn)也不斷暴露出來，主要是測試精度差，故障定位級別弱。同時(shí)設(shè)備功能簡單，操作比較復(fù)雜，飛行自動控制系統(tǒng)的每個(gè)部件都要和相關(guān)的檢測設(shè)備進(jìn)行匹配，而且其可靠性不高。虛擬儀器技術(shù)完全就脫離了自動控制系統(tǒng)存在不足的弱點(diǎn)，使用計(jì)算機(jī)軟件的超強(qiáng)功能，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的硬，就可以完全突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲等方面的不足問題。虛擬儀器技術(shù)作為儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，能給靈活地完成儀器功能的定制，對飛機(jī)的正常安全飛行和任務(wù)的完成有非常大的幫助，本文將對飛機(jī)飛行自動控制系統(tǒng)性能檢測和問題診斷進(jìn)行分析。

一、虛擬儀器技術(shù)的定義和特點(diǎn)

虛擬儀器系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器系統(tǒng)技術(shù)互相結(jié)合研發(fā)出的系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高效靈活超強(qiáng)功能，結(jié)合相應(yīng)的高性能的模塊化硬件，超越了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳送和處理等限制問題，讓使用者可以方便地完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。以及對其維護(hù)、擴(kuò)展、升級等作用。

虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn)非常明顯，首先是具有非常大的超強(qiáng)性能，虛擬儀器技術(shù)可以對對復(fù)雜的程序做快速有效的分析處理，而且還會隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行升級，功能會變得更加的強(qiáng)大。其次是有良好的擴(kuò)展性能。虛擬儀器系統(tǒng)的每個(gè)功能模塊都使用相同的硬件平臺，兼容性非常高，使得更新方便，只需要更新計(jì)算機(jī)或檢測硬件就實(shí)現(xiàn)了技術(shù)升級。再次無縫集成，虛擬儀器技術(shù)所有功能模塊都配備了標(biāo)準(zhǔn)的I/O串口，而且利用公用的量化通道，無縫集成讓信號準(zhǔn)確快速、有效地傳輸，避免了信號的切換工作。最后高靈活性，虛擬儀器技術(shù)所使用的軟件是NI（National Instruments）軟件，該軟件就是以靈活性著稱，這使得該技術(shù)能快速解決檢測、控制、設(shè)計(jì)等問題，減小了處理任務(wù)的復(fù)雜性和時(shí)間的消耗。

二、性能檢測及故障診斷系統(tǒng)的虛擬儀器配置措施

虛擬儀器技術(shù)的飛行自動控制故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成主要包括電源、模擬輸入輸出組件、數(shù)字輸入輸出組件、數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)這五個(gè)部分，要實(shí)現(xiàn)在地面對飛行自動控制系統(tǒng)進(jìn)行性能和故障檢，就要通過地面計(jì)算機(jī)模擬來自傳感器和來自飛機(jī)其他系統(tǒng)的交聯(lián)信號，并且以這些信號為依據(jù)做故障的診斷和處理。如圖1所示，飛行自動控制系統(tǒng)的組成和信號交聯(lián)：

圖1 飛行自動控制系統(tǒng)的組成和信號交聯(lián)圖

從圖一，我們看見本測試系統(tǒng)共需模擬來自電傳遠(yuǎn)距操縱系統(tǒng)、武器控制系統(tǒng)、自動調(diào)整片傳感器、高度速度參數(shù)信息綜合系統(tǒng)、線性加速度傳感器、航道羅盤、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、油門桿位置傳感器、無線電近導(dǎo)和著陸系統(tǒng)、垂直航向綜合系統(tǒng)、狀態(tài)控制盒、數(shù)據(jù)指令系統(tǒng)共11個(gè)系統(tǒng)的24個(gè)模擬信號，告警系統(tǒng)、平顯、改平信號盤和飛行參數(shù)記錄儀4路30個(gè)串行數(shù)字信號和23個(gè)一次性指令信號；同時(shí)需要檢測發(fā)往告警等7個(gè)系統(tǒng)的18個(gè)模擬信號、1路20個(gè)串行數(shù)字信號和23個(gè)一次性指令信號。該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的主要任務(wù)是利用A/D模塊采集飛行自動控制系統(tǒng)的數(shù)字信號，然后以D/A模塊輸出虛擬儀器實(shí)現(xiàn)反饋控制，再次利用虛擬儀器對硬件系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)做分析研究，最后把分析結(jié)果上傳至中心計(jì)算機(jī)。圖2所示，飛行自動控制系統(tǒng)性能檢測與故障診斷原理：

三、系統(tǒng)的硬件開發(fā)與設(shè)計(jì)

從圖2我們發(fā)現(xiàn)，整個(gè)性能檢測和故障診斷系統(tǒng)的硬件基本上由數(shù)據(jù)發(fā)送、采集模塊和信號調(diào)理單元兩個(gè)部分組成。首先是數(shù)據(jù)發(fā)送、采集模塊，該模塊主要負(fù)責(zé)信號的采集和傳輸，主要是利用I/O口經(jīng)信號調(diào)理單元向待檢的AFCS組件發(fā)出控制信號，也利用模擬量輸入通道和I/O口檢測待檢對象的信號，還可以利用D/A輸出直流信號經(jīng)信號調(diào)理單元來模擬飛機(jī)的不同交聯(lián)輸入信號。其次是信號調(diào)理單元，飛行自動控制系統(tǒng)的傳感器精度十分高，通常過載傳感器的精度為2mV，同時(shí)還要求抗干擾能力強(qiáng)。要保證地面模擬的準(zhǔn)確性，可以利用繼電器把I/O串口的控制信號傳輸給待被檢測對象，并傳感器采集到的每一類狀態(tài)信號反饋給虛擬儀器，對模擬量輸入通道和來自I/O串口的數(shù)字信號采取匯集、放大、整流、濾波和隔離等措施，并通過D/A模塊輸出直流信號，最終實(shí)現(xiàn)形成相應(yīng)的虛擬信號源。

四、系統(tǒng)的軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件是整個(gè)飛機(jī)飛行自動控制系統(tǒng)性能檢測與故障診斷系統(tǒng)的核心部分。虛擬儀器技術(shù)軟件的層狀結(jié)構(gòu)主要包括測試管理、測試程序、儀器驅(qū)動和I/O串口，每個(gè)層狀結(jié)構(gòu)的功能是不一樣的，測試程序只是虛擬技術(shù)的所有功能模塊。測試管理的功能是負(fù)責(zé)系統(tǒng)自檢、性能檢測、故障分析和測試結(jié)果顯示，試管理層的軟件又由性能檢測模塊和故障診斷模塊組成。該模塊實(shí)現(xiàn)了對飛行自動控制系統(tǒng)里被檢測組件性能研究，假設(shè)在分析環(huán)節(jié)下發(fā)現(xiàn)被檢測組件有不對，測試管理層還可以實(shí)現(xiàn)對故障插件做分類，并利用庫描述的方法實(shí)現(xiàn)對飛行自動控制系統(tǒng)的故障診斷。第一是進(jìn)行系統(tǒng)自檢，假設(shè)發(fā)現(xiàn)故障問題，系統(tǒng)就會自行尋找系統(tǒng)故障元器件問題點(diǎn)，并且做好自行顯示功能。假設(shè)自檢一切沒問題，那么下一步是飛行自動控制系統(tǒng)的檢測工作，檢測環(huán)節(jié)下，假設(shè)發(fā)現(xiàn)被檢測組件有不對的地方，那么根據(jù)相應(yīng)的代碼判斷故障類型，把故障代碼存儲到控制器里，這些故障代碼可以為飛行自動控制系統(tǒng)的維護(hù)提供信息，而且還可以實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)的狀態(tài)信息判斷。

五、總結(jié)

總之，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展中，基于虛擬儀器技術(shù)的飛行自動控制故障診斷系統(tǒng)在對飛行自動控制系統(tǒng)的信號交聯(lián)研究，根據(jù)檢修經(jīng)驗(yàn)與電路原理構(gòu)建了故障庫，利用LabWindows/CVI的強(qiáng)大功能形成虛擬儀器，利用測試管理層的主模塊對測試庫和故障庫的調(diào)用研究，可以實(shí)現(xiàn)對被測組件做快速預(yù)判，同時(shí)還與故障庫中的每一類標(biāo)準(zhǔn)狀況做分析對比，最終達(dá)到對飛行自動控制系統(tǒng)的故障診斷目的?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]李鵬.某型機(jī)自動飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用， 2012，31（3）：14-18.